JP3993729B2 - Metal plate material excellent in corrosion resistance, paintability, fingerprint resistance and workability, and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、優れた耐食性、塗装性、耐指紋性及び加工性を有する家電、建材製品等に使用される金属板材料に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に鋼鈑、アルミニウムメッキ鋼鈑、亜鉛含有めっき鋼鈑やアルミニウム板等の金属板材料は自動車、建材並びに家電関係の広い分野に使用されている。しかし、亜鉛やアルミニウムは、大気中で腐食して腐食生成物（いわゆる白錆）を生成させ、これが金属材料の外観を低下させ塗装性にも悪影響をおよぼし、更に需要家で種々の工程を経て製品を製造する際に作業者の扱いにより指紋などの汚れが付着しやすく商品価値を著しく低下させる恐れがあるという欠点や、プレス等の加工を行う際に油等を潤滑剤として使用して成形後油を除去して使用している。
【０００３】
そこで上記金属材料表面の耐食性、塗装性、指紋性及び加工性を改善するために、金属材料の表面にクロム酸、重クロム酸またはその塩類を主体にした処理液を用いたクロメート処理を施した後その上層にコロイダルシリカとワックス等を含有したカルボキシル基を有するポリオレフィン系樹脂、又は油等による加工性付与ではなくワックス等の潤滑成分を樹脂中に含有させた被覆剤で被覆がなされて金属板材料がプレス成形等の用途に使用されている。
【０００４】
しかしながら、近年、環境保全に対する意識の高まりにより、金属材料表面を処理するのに使用されるクロメート処理液中の６価クロムは人体に直接的な悪影響をおよぼすためにクロメート処理は敬遠されがちである。また、６価クロムを含む排水は水質汚濁防止法に規定されている特別な処理を行う必要があり、これが全体としてかなりのコストアップにつながる。また、クロメート処理を施した金属材料は、クロム含有の産業廃棄物となりリサイクルができないという大きな欠点があり、社会的に大きな問題になっている。
【０００５】
一方、クロメート以外の表面処理方法としては、多価フェノールカルボン酸を含有するタンニン酸を用いた表面処理剤が良く知られている。タンニン酸の水溶液によって金属材料を処理すると、タンニン酸と金属材料との反応によって形成される保護皮膜が、腐食物質の浸入に対しバリアーとなるので、前記金属材料の耐食性が向上すると考えられている。
【０００６】
ところが、近年、製品の高品質化に伴い、皮膜自体の高耐食性が要求されており、そのため、タンニン酸単独、若しくは無機成分を併用した皮膜では耐食性が不十分で、現状における実用化は不可能である。
【０００７】
そこで、金属材料の耐食性を向上させる処理方法として、特開昭５３−１２１０３４号公報に、水分散性シリカとアルキド樹脂とトリアルコキシシラン化合物からなる水溶液を金属表面に塗布する方法が開示されている。
【０００８】
また、ヒドロキシピロン化合物誘導体からなる水溶性樹脂を使用して、金属材料に耐食性を付与することを目的とした表面処理方法およびヒドロキシスチレン化合物の水溶性又は水分散性重合体を用いて金属材料に耐食性を付与する方法が特公昭５７−４４７５１号公報、および特開平１−１７７３８０号公報等に開示されている。
【０００９】
しかしながら、上記の何れの方法も、金属材料表面にクロメート皮膜に代替できるような優れた耐食性を付与し得る皮膜を形成できるものではなく、現実問題として前記問題点は何ら解決されていないのである。従って、現状では耐食性に優れた金属材料用のノンクロム系の表面処理剤および表面処理方法は得られていないのである。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はこれらの従来技術の抱える前記問題点を解決するためのものであり、耐食性、塗装性、耐指紋性及び加工性に優れたノンクロム系表面処理金属材料を提供することを目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、従来技術の抱える上記問題点を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、金属板材料表面にシランカップリング剤成分と、特定の化学構造を有する重合体成分と、ワックス成分からなる組成物で被覆することにより耐食性、塗装性、耐指紋性及び加工性に優れた金属板材料、及びその製造方法を見出し本発明を完成するに至った。
【００１２】
すなわち、本発明は、金属材料表面に下記成分：
（Ａ）活性水素含有アミノ基、エポキシ基、ビニル基、メルカプト基およびメタクリロキシ基から選ばれた少なくとも１個の反応性官能基を有する１種以上のシランカップリング化合物からなるシランカップリング剤成分、
（Ｂ）下記一般式（１）により表される１種以上の重合体２〜５０の平均重合度で含む１種以上の重合体成分：
【化７】
【化８】
【化９】
（Ｃ）ワックス成分とからなる被覆組成物で被覆したことを特徴とする耐食性、塗装性、耐指紋性および加工性に優れた金属板材料を提供する。
【００１３】
前記シランカップリング剤成分（Ａ）の重合体成分（Ｂ）に対する重量比（Ａ）／（Ｂ）は、１／１０〜１０／１であることが好ましい。
【００１４】
前記シランカップリング剤成分（Ａ）は、（ａ）１個以上の活性水素含有アミノ基を有する１種以上のシランカップリング化合物から成るシランカップリング剤と、（ｂ）１個以上のエポキシ基を有する１種以上のシランカップリング化合物からなるシランカップリング剤とを含むことが好ましい。
【００１５】
前記シランカップリング剤（ａ）に含まれる活性水素含有アミノ基の、前記シランカップリング剤（ｂ）に含まれるエポキシ基に対する当量比が、３：１〜１：３であることが好ましい。
【００１６】
前記シランカップリング剤（ａ）と前記シランカップリング剤（ｂ）との合計量の、前記重合体成分（Ｂ）に対する重量比[（ａ）+（ｂ）]／（Ｂ）が１：５〜５：１であることが好ましい。
【００１７】
前記ワックス成分（Ｃ）は該シランカップリング剤成分（Ａ）と該重合体成分（Ｂ）の合計重量に対する重量比（Ｃ）／[（Ａ）+（Ｂ）]が１／１００〜２／１であることが好ましい。
【００１８】
前記ワックスは融点が４０〜１２０℃であることが好ましい。
【００１９】
以下本発明を詳細に説明する。
本発明の金属板材料においては用いられる被覆組成物としては、特定の反応性官能基を有する１種以上のシランカップリング化合物からなるシランカップリング剤成分（Ａ）と、特殊アミノ基を含む１種以上のフェノール樹脂系重合体から成る重合成分（Ｂ）と、ワックス成分（Ｃ）である。
【００２０】
本発明に用いられるシランカップリング剤成分（Ａ）に含まれるシランカップリング化合物は、１分子中に反応性官能基として活性水素含有アミノ基、エポキシ基、ビニル基、メルカプト基およびメタクリロキシ基から選ばれた少なくとも１個を含むものであれば、特に構造は限定されないが、具体的に例を挙げれば、以下の▲１▼〜▲５▼のような組成のものを使用することができる。
▲１▼アミノ基を有するもの
Ｎ−（２−アミノエチル）３−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、Ｎ−（アミノエチル）３−アミノプロピルトリメトキシシラン、３−アミノプロピルトリエトキシシラン
▲２▼エポキシ基を有するもの
３−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、３−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、２−（３，４エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン
▲３▼ビニル基を有するもの
ビニルトリエトキシシラン
▲４▼メルカプト基を有するもの
３−メルカプトプロビルトリメトキシシラン
▲５▼メタクリロキシ基を有するもの
３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン
【００２１】
本発明に用いられるシランカップリング剤成分（Ａ）は、１個以上の活性水素含有アミノ基を有する１種以上のシランカップリング化合物からなるシランカップリング剤（ａ）と、１個以上のエポキシ基を有する１種以上のシランカップリング化合物からなるシランカップリング剤（ｂ）からなるものであることが好ましい。
【００２２】
また、本発明に用いられるシランカップリング剤成分（Ａ）が活性水素含有アミノ基を有するシランカップリング化合物からなるシランカップリング剤（ａ）と、エポキシ基含有シランカップリング剤（ｂ）からなる場合、シランカップリング剤中の含まれる活性水素含有アミノ基の、エポキシ基に対する当量比は、３：１〜１：３の範囲であることが好ましい。この活性水素含有アミノ基のエポキシ基に対する当量比が３：１を超えると、被覆組成物の成膜性が悪く得られる金属板材料の耐食性、塗装性や加工性が不十分になる。またそれが１：３未満の場合、被覆された金属板材料の耐食性、塗装性、耐指紋や加工性が飽和してしまうことがある。
【００２３】
次に本発明に用いられる重合体成分（Ｂ）は、前記式（１）で示される重合単位を含むオリゴマー又はポリマーであり、式（１）の重合単位の平均重合度（以下ｎで表す）は２〜５０である。
【００２４】
式（１）において、ベンゼン環に結合しているＸは、ヒドロキシル基、Ｃ１〜５のアルキル基、例えばメチル、エチル、プロピル基等、Ｃ１〜５のヒドロキシアルキル基、例えばヒドロキシメチル、ヒドロキシエチル、ヒドロキシプロピル基等、Ｃ６〜１２のアリール基、例えばフェニル、ナフチル基等、ベンジル基、ベンザル基、前記ベンゼン環に縮合してナフタレン環を形成する不飽和ハイドロカーボングループ、すなわち−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ＝ＣＨ−、又は＝ＣＨ−ＣＨ＝ＣＨ−ＣＨ＝基、又は前記式（２）の基を表すものである。
【００２５】
式（２）中のＲ１およびＲ２は、それぞれ互いに独立に、水素原子、ヒドロキシル基、Ｃ１〜Ｃ１０のアルキル基、例えばメチル、エチル、プロピル基等、Ｃ１〜Ｃ１０のヒドロキシアルキル基、例えばヒドロキシメチル、ヒドロキシエチル、ヒドロキシプロピル基等が挙げられる。
【００２６】
式（１）および（２）において、ベンゼン環に結合しているＹ１およびＹ２は、それぞれ互いに独立に、水素原子、又は式（３）または（４）により表されるＺ基を有する。また、式（３）および（４）の中のＲ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６およびＲ７は、それぞれ互いに独立にＣ１〜Ｃ１０アルキル基、例えばメチル、エチル、プロピル基等、Ｃ１〜Ｃ５のヒドロキシアルキル基、例えばヒドロキシメチル、ヒドロキシエチル、ヒドロキシプロピル基等を表すものである。
【００２７】
前記重合体分子中の各ベンゼン環に結合している式（１）中のＸ、Ｙ１および式（２）中のＹ２のそれぞれは、他のベンゼン環に結合しているＸ、Ｙ１およびＹ２のそれぞれと同一であってもよく又は互いに異なってもよい。また、前記重合体分子中の各ベンゼン環における前記Ｚ基の置換数の平均値は、０．２〜１．０である。
【００２８】
Ｚ基の置換数の平均値とは、重合体分子中の全ベンゼン環において、それぞれに導入されているＺ基の数の平均値である。例えば、式（１）において、ｎ＝１０であって、且つＸが式（２）のベンゼン環含有基である場合、この重合体の１分子当りのベンゼン環数は２０であり、この重合体１分子当り１０個のベンゼン環に各１個あてのＺ基が導入されている場合、この重合体分子のＺ基置換数平均値は、[（１×１０）+（０×１０）]／２０＝０．５となる。
【００２９】
このＺ基置換数の平均値が０．２未満であると、得られる重合体の金属材料への密着性が不十分となり塗装性が悪くなる。またそれが、１．０を超えると得られる重合体の親水性が大きくなり、得られる金属板材料の耐食性が不十分となる。
【００３０】
式（３）および式（４）により表されるＺ基中のＲ３〜Ｒ７の各々は、Ｃ１〜Ｃ１０のアルキル基、Ｃ１〜Ｃ１０のヒドロキシアルキル基を表す。これらの炭素数が１１以上になると、形成される被覆組成物の成膜性が低下するため、耐食性、塗装性、耐指紋性や加工性が不十分になる。
【００３１】
本発明に用いられるワックス成分（Ｃ）は特に限定するものではないが、融点として４０〜１２０℃の範囲が好ましい。この範囲外の融点を有するワックス成分を用いると得られる金属板材料の加工性が不十分である。
【００３２】
本発明における金属板材料表面の被覆重量として０．０１〜３．０ｇ／ｍ２が好ましい。この被覆重量が０．０１ｇ／ｍ２未満の場合、得られる金属板材料の耐食性、耐指紋性、加工性が不十分になる。また、それが３．０ｇ／ｍ２を超えると塗装性、特に密着性が劣化する。
【００３３】
本発明の製造方法で用いる被覆組成物中において、前記シランカップリング剤成分（Ａ）と前記水溶性重合体成分（Ｂ）に対する重量比（Ａ）／（Ｂ）は、１：１０〜１０：１であることが好ましく、より好ましくは１：１〜５：１である。この重量比が１：１０未満の場合、すなわちシランカップリング剤成分（Ａ）の比率が低いと、基体表面との接着力が低下するため、耐食性、塗装性は不十分になる。またそれが１０：１を超えると、すなわちシランカップリング剤成分（Ａ）比率が高い場合、被覆組成物の成膜性が低下するため、得られる金属板材料の耐食性、塗装性が不十分となる。
【００３４】
本発明の製造方法で用いる被覆組成物中において、前記ワックス成分（Ｃ）の含有率については特に限定するものではないが、好ましくはシランカップリング剤成分（Ａ）と重合体成分（Ｂ）の合計重量に対し（Ｃ）／[（Ａ）+（Ｂ）]として重量比で１／１００〜２／１の範囲が好ましい。ワックス成分（Ｃ）が１／１００未満では耐指紋性、加工性が不十分であり、２／１超では被覆組成物の成膜性が低下するため、得られる金属板材料の耐食性、塗装性が不十分となる。
【００３５】
次に本発明の金属板材料の製造方法について説明する。本発明の製造方法においては、被覆組成物を含み、ｐＨが２．０〜６．５の範囲に調整され水性組成物を、金属板材料表面に塗布し、それを乾燥して乾燥後の被覆重量が０．０１〜３．０ｇ／ｍ２、好ましくは０．０５〜１．５ｇ／ｍ２になるようにする。このとき水性組成物を塗布した金属板材料は加熱乾燥することが好ましい。
【００３６】
また本発明の製造方法において、水性組成物は前記被覆組成物を水性媒体、例えば、水で希釈して、又は希釈せずに調整されるが、このとき、そのｐＨ値は、例えばリン酸、硫酸、塩酸、硝酸、フッ化水素酸、錯
フッ化物および有機酸を用いて２．０〜６．５の範囲に調整される。
【００３７】
本発明の製造方法に用いられる水性組成物のｐＨ値の調整に、リン酸、酸性リン酸塩、フッ化物、錯フッ化物を用いることが好ましい。より好ましいｐＨ値は３．０〜５．０である。ｐＨが２．０未満では、得られる水性組成物中の被覆組成物と基体表面との反応性が過度に高くなるので、被覆不良が発生してしまい、得られる金属板材料の耐食性、塗装性、耐指紋性、加工性が不十分になる。またｐＨが６．５を超えると水溶性重合体成分（Ｂ）自体が水性組成物中から沈殿析出し易くなるため水性組成物の寿命が短くなる。
【００３８】
また、本水性組成物を用いて、金属材料の表面を被覆する方法も特に限定されるものではなく、例えば浸漬方法、スプレー方法、およびロールコート法等を適応し塗布することができる。更に塗布された金属材料を加熱乾燥することが好ましい。加熱温度としては金属板材料の到達温度として５０〜１８０℃が好ましい。
【００３９】
なお、本発明の製造方法で用いる水性組成物と金属材料とを接触させた際に、金属材料より溶出混入した金属イオンと、水溶性重合体成分（Ｂ）とが錯体を形成し、沈殿を生じる場合がある。このような場合には表面処理剤組成物中に金属封鎖剤を添加してもよい。金属封鎖剤としてはＥＤＴＡ、Ｃｙ−ＤＴＡ、トリエタノールアミン、グルコン酸、ヘプトグルコン酸、蓚酸、酒石酸、リンゴ酸および有機ホスホン酸等が有効である。
【００４０】
また、本発明の製造方法に用いられる水性組成物中には、塗布性を向上するための界面活性剤を配合してもよい。界面活性剤としては市販のカルボン酸塩型、硫酸エステル塩型、スルホン酸塩型、リン酸塩エステル塩型等のアニオン性界面活性剤、ポリエチレングリコール型非イオン界面活性剤、多価アルコール型非イオン界面活性剤、アミン系カチオン界面活性剤等が挙げられる。
【００４１】
本発明に用いられる金属材料には、鋼板、亜鉛系めっき鋼板、アルミニウム系めっき鋼板、アルミニウム合金板、ステンレス鋼板、銅板等から選ぶことができる。
【００４２】
本発明の製造方法で用いられる水性組成物で被覆された金属板材料の耐食性、塗装性、耐指紋性、加工性が良好となる作用効果についてはいまだ不明確な点が多々あるが、本発明者らは以下の様に考える。水性組成物中の酸成分により、金属表面のエッチングが起きる。これによって、界面のｐＨが上昇し、溶出してきた金属イオンと水溶性重合体成分との反応により、難溶性の皮膜が界面に形成される。この難溶性の皮膜がバリア効果を発揮するので、耐食性が向上するものと考えられる。ただし、このままでは金属材料と被覆との密着性が低いため、シランカップリング剤成分を併用することで、加水分解を受けたシランカップリング剤中の官能基（−ＯＲ基）が金属材料表面とオキサン結合をつくり、更にシランカップリング剤中のもう一方の反応性官能基が水溶性重合体成分と反応するため、金属材料と水溶性重合体成分と塗装との密着性を向上させるものと推定される。また、同時に含有するワックス成分が耐指紋性と加工性を向上させているものと推測される。
【００４３】
【実施例】
下記の実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例により何ら限定されるものではない。
【００４４】
１．供試材
板厚０．６ｍｍ 溶融亜鉛めっき鋼板（ＧＩ材）
板厚０．６ｍｍ 電気亜鉛めっき鋼板（ＥＧ材）
板厚０．８ｍｍ ５％アルミニウム含有亜鉛めっき鋼板（ＧＦ）
板厚０．８ｍｍ ５５％アルミニウム含有亜鉛めっき鋼板（ＧＬ）
板厚０．６ｍｍ アルミニウム合金板（ＡＬ）ＪＩＳ Ａ５０５２
【００４５】
２．鋼板の清浄方法
上記金属材料の表面を中アルカリ脱脂剤（登録商標：ファインクリーナー４３３６、日本パーカライジング（株）製）薬剤濃度：２０ｇ／リットルを用いて、処理温度：６０℃、処理時間：２０秒の条件でスプレー処理し、表面に付着しているゴミや油を除去した。ついで表面に残存しているアルカリ分を水道水により洗浄し、供試材の表面を清浄化した。
【００４６】
３．水性組成物例
〔水性組成物Ａ〕
シランカップリング剤成分（Ａ）として３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、水溶性重合体成分（Ｂ）としてｎ＝５、Ｘ＝水素、Ｙ１＝Ｚ＝−ＣＨ２Ｎ（ＣＨ３）２、Ｚ基置換数平均値＝１、（Ａ）：（Ｂ）＝１：８になるように調整した。更にＨ２ＳｉＦ６でｐＨが３．０になるように調整し、ワックス成分（Ｃ）として融点＝８２℃であるカルナバワックスのディスパージョンを（Ｃ）：[（Ａ）+（Ｂ）]＝１：５となるように混合し、脱イオン水にて希釈し、固形分として１０重量％とした。
【００４７】
〔水性組成物Ｂ〕
シランカップリング剤成分（Ａ）としてＮ−（２−アミノエチル）−３−アミノプロピルトリメトキシシランと、水溶性重合体成分（Ｂ）としてｎ＝５、Ｘ＝−ＣＨ２−Ｃ６Ｈ４−ＯＨ、Ｙ１＝Ｚ＝−ＣＨ２Ｎ（ＣＨ３）２、Ｚ基置換数平均値＝０．５０、（Ａ）：（Ｂ）＝５：１になるように調整した。更にＨＦでｐＨが４．０になるように調整し、ワックス成分（Ｃ）として融点＝１０４℃である酸化ポリエチレンワックスのディスパージョンを（Ｃ）：[（Ａ）+（Ｂ）]＝１：１００となるように混合し、脱イオン水にて希釈し、固形分として１０重量％とした。
【００４８】
〔水性組成物Ｃ〕
シランカップリング剤成分（Ａ）として３−アミノプロピルトリエトキシシラン＋３−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン（アミノ基中の活性水素：エポキシ基の当量比＝１：２）と、水溶性重合体成分（Ｂ）としてｎ＝５、Ｘ＝−ＣＨ２−Ｃ６Ｈ４−ＯＨ、Ｙ１＝Ｚ＝−ＣＨ２Ｎ（ＣＨ３）２、Ｚ基置換数平均値＝０．７５、（Ａ）：（Ｂ）＝１：１になるように調整した。更にＨ２ＴｉＦ６でｐＨが４．０になるように調整し、ワックス成分（Ｃ）として融点＝７９℃であるモンタンワックスのディスパージョンを（Ｃ）：[（Ａ）＋（Ｂ）]＝２：１となるように混合し、脱イオン水にて希釈し、固形分として１０重量％とした。
【００４９】
〔水性組成物Ｄ〕
シランカップリング剤成分（Ａ）としてＮ−（２−アミノエチル）３−アミノプロピルトリメトキシシラン＋３−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン（アミノ基中の活性水素：エポキシ基の当量比＝１：２）と、水溶性重合体成分（Ｂ）としてｎ＝５、Ｘ＝−ＣＨ２−Ｃ６Ｈ４−ＯＨ、Ｙ１＝Ｚ＝−ＣＨ２Ｎ（ＣＨ３）２、Ｚ基置換数平均値＝０．７５、（Ａ）：（Ｂ）＝１：１になるように調整した。更にリン酸でｐＨが３．０になるように調整し、ワックス成分（Ｃ）として融点＝４０℃であるパラフィンワックスのディスパージョンを（Ｃ）：[（Ａ）＋（Ｂ）]＝１：１となるように混合し、脱イオン水にて希釈し、固形分として１０重量％とした。
【００５０】
〔水性組成物Ｅ〕
シランカップリング剤成分（Ａ）としてＮ−（２−アミノエチル）−３−アミノプロピルトリメトキシシラン＋３−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン（アミノ基中の活性水素：エポキシ基の当量比＝１：１）と、水溶性重合体成分（Ｂ）としてｎ＝５、Ｘ＝水素、Ｙ１＝Ｚ＝−ＣＨ２Ｎ（ＣＨ３）２、Ｚ基置換数平均値＝０．３、（Ａ）：（Ｂ）＝１：１になるように調整した。更にＨ２ＴｉＦ６でｐＨが４．０になるように調整した後、ワックス成分（Ｃ）として融点＝１２０℃であるポリエチレンワックスのディスパージョンを（Ｃ）：[（Ａ）＋（Ｂ）]＝１：５０となるように混合し、脱イオン水にて希釈し、固形分として１０重量％とした。
【００５１】
〔水性組成物Ｆ〕
シランカップリング剤成分（Ａ）としてＮ−（２−アミノエチル）−３−アミノプロピルトリメトキシシランと、水溶性重合体成分（Ｂ）としてｎ＝５、Ｘ＝−ＣＨ２−Ｃ６Ｈ４−ＯＨ、Ｙ１＝Ｚ＝−ＣＨ２Ｎ（ＣＨ３）２、Ｚ基置換数平均値＝０．５０、（Ａ）：（Ｂ）＝５：１になるように調整した。更にＨＦでｐＨが４．０になるように調整し、ワックス成分（Ｃ）として融点＝３４℃であるラノリンのディスパージョンを（Ｃ）：[（Ａ）＋（Ｂ）]＝１：２０となるように混合し、脱イオン水にて希釈し、固形分として１０重量％とした。
【００５２】
〔水性組成物Ｇ〕
シランカップリング剤成分（Ａ）として３−アミノプロピルトリエトキシシラン＋３−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン（アミノ基中の活性水素：エポキシ基の当量比＝１：２）と、水溶性重合体成分（Ｂ）としてｎ＝５、Ｘ＝−ＣＨ２−Ｃ６Ｈ４−ＯＨ、Ｙ１＝Ｚ＝−ＣＨ２Ｎ（ＣＨ３）２、Ｚ基置換数平均値＝０．７５、（Ａ）：（Ｂ）＝１：１になるように調整した。更にＨ２ＴｉＦ６でｐＨが４．０になるように調整し、脱イオン水にて希釈し、固形分として１０重量％とした。
【００５３】
〔水性組成物Ｈ〕
シランカップリング剤成分（Ａ）としてＮ−（２−アミノエチル）３−アミノプロピルトリメトキシシラン＋３−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン（アミノ基中の活性水素：エポキシ基の当量比＝１：２）と、水溶性重合体成分（Ｂ）としてｎ＝５、Ｘ＝−ＣＨ２−Ｃ６Ｈ４−ＯＨ、Ｙ１＝Ｚ＝−ＣＨ２Ｎ（ＣＨ３）２、Ｚ基置換数平均値＝０．７５、（Ａ）：（Ｂ）＝１：１になるように調整した。更にリン酸でｐＨが３．０になるように調整し、ワックス成分（Ｃ）として融点＝１２０℃であるポリエチレンワックスのディスパージョンを（Ｃ）：[（Ａ）＋（Ｂ）]＝３：１となるように混合し、脱イオン水にて希釈し、固形分として１０重量％とした。
【００５４】
実施例１
予め（前項２．）に記載した方法で清浄にした溶融亜鉛めっき鋼板（ＧＩ）に水性組成物Ａをロールコート法にて被覆、被覆重量として１．０ｇ／ｍ２になるように塗布し、到達板温度８０℃で乾燥を行った。
【００５５】
実施例２
予め（前項２．）に記載した方法で清浄にしたアルミニウム板（ＡＬ）に水性組成物Ｂをロールコート法にて、乾燥、被覆重量として０．０１ｇ／ｍ２になるように塗布し、到達板温度１５０℃になるように乾燥を行った。
【００５６】
実施例３
予め（前項２．）に記載した方法で清浄にした溶融亜鉛めっき鋼板（ＧＩ）に水性組成物Ｂをロールコート法にて、乾燥、被覆重量として０．６ｇ／ｍ２になるように塗布し、到達板温度１００℃になるように乾燥を行った。
【００５７】
実施例４
予め（前項２．）に記載した方法で清浄にした電気亜鉛めっき鋼板（ＥＧ）に水性組成物Ｃをロールコート法にて、乾燥、被覆重量として１．５ｇ／ｍ２になるように塗布し、到達板温度１８０℃になるように乾燥を行った。
【００５８】
実施例５
予め（前項２．）に記載した方法で清浄にした電気亜鉛めっき鋼板（ＥＧ）に水性組成物Ｄをロールコート法にて、乾燥、被覆重量として３．０ｇ／ｍ２になるように塗布し、到達板温度８０℃になるように乾燥を行った。
【００５９】
実施例６
予め（前項２．）に記載した方法で清浄にした溶融亜鉛めっき鋼板（ＧＩ）に水性組成物Ｅをロールコート法にて、乾燥、被覆重量として０．０６ｇ／ｍ２になるように塗布し、到達板温度８０℃になるように乾燥を行った。
【００６０】
実施例７
予め（前項２．）に記載した方法で清浄にした溶融亜鉛めっき鋼板（ＧＩ）に水性組成物Ｅをロールコート法にて、乾燥、被覆重量として２．５ｇ／ｍ２になるように塗布し、到達板温度８０℃になるように乾燥を行った。
【００６１】
実施例８
予め（前項２．）に記載した方法で清浄にした５％アルミニウム含有亜鉛めっき鋼板（ＧＦ）に水性組成物Ａをロールコート法にて、乾燥、被覆重量として０．５ｇ／ｍ２になるように塗布し、到達板温度８０℃になるように乾燥を行った。
【００６２】
実施例９
予め（前項２．）に記載した方法で清浄にした５５％アルミニウム含有亜鉛めっき鋼板（ＧＬ）に水性組成物Ａをロールコート法にて、乾燥、被覆重量として１．５ｇ／ｍ２になるように塗布し、到達板温度６０℃になるように乾燥を行った。
【００６３】
比較例１
予め（前項２．）に記載した方法で清浄にした溶融亜鉛めっき鋼板（ＧＩ）に水性組成物Ｃをロールコート法にて、乾燥、被覆重量として０．００６ｇ／ｍ２になるように塗布し、到達板温度８０℃になるように乾燥を行った。
【００６４】
比較例２
予め（前項２．）に記載した方法で清浄にした電気亜鉛めっき鋼板（ＥＧ）に水性組成物Ａをロールコート法にて、乾燥、被覆重量として４．０ｇ／ｍ２になるように塗布し、到達板温度８０℃になるように乾燥を行った。
【００６５】
比較例３
予め（前項２．）に記載した方法で清浄にしたアルミニウム合金板（ＡＬ）に水性組成物Ｆをロールコート法にて、乾燥、被覆重量として１．５ｇ／ｍ２になるように塗布し、到達板温度１８０℃になるように乾燥を行った。
【００６６】
比較例４
予め（前項２．）に記載した方法で清浄にした電気亜鉛めっき鋼板（ＥＧ）に水性組成物Ｇをロールコート法にて、乾燥、被覆重量として２．０ｇ／ｍ２になるように塗布し、到達板温度１８０℃になるように乾燥を行った。
【００６７】
比較例５
予め（前項２．）に記載した方法で清浄にした溶融亜鉛めっき鋼板（ＧＩ）に水性組成物Ｈをロールコート法にて、乾燥、被覆重量として１．０ｇ／ｍ２になるように塗布し、到達板温度８０℃になるように乾燥を行った。
【００６８】
３．評価試験方法
以下に示す評価方法にて評価した。その結果を表１に示す。
【００６９】
３．１．耐食性試験
供試金属板材料について、ＪＩＳ−Ｚ２３７１に規定された塩水噴霧試験を２４０時間実施した。耐白錆性を目視にて測定し、評価した。評価基準は、以下の通りである。
◎：白錆発生率５％未満
○：白錆発生率５％以上、１０％未満
△：白錆発生率１０％以上、５０％未満
×：白錆発生率５０％以上
【００７０】
３．２．塗装密着性試験
各々金属板材料に下記条件で塗装を施し供試材とし、塗膜密着性試験を行った。
[塗装条件]
塗料 ：関西ペイント（株）社製アミラック＃１０００（商標）（白塗料）
塗装法 ：バーコート法
焼付け条件：１４０℃、２０分間、膜厚２５μｍ
[一次密着性試験]
塗膜に、１ｍｍ角、１００個の碁盤目をＮＴカッターで切り入れ、この供試材をエリクセン試験機で５ｍｍ押し出した後、この押し出し凸部に粘着テープによる剥離テストを行い、塗膜剥離個数にて評価した。評価基準を以下に示す。
◎：剥離なし
○：剥離個数１〜１０
△：剥離個数１１〜５０
×：白錆発生率５１〜１００
【００７１】
３．３．塗装後耐食性
塗膜に鋼板素地に達する傷をカッターで入れ、ＪＩＳ−Ｚ２３７１に規定された塩水噴霧試験を２４０時間実施した。実施後粘着テープにてカット部を剥離させ、剥離幅で評価した。判定基準はカット部からの塗膜剥離幅（ｍｍ）を測定した。
◎：３ｍｍ未満
○：３ｍｍ以上、５ｍｍ未満
△：５ｍｍ以上、１０ｍｍ未満
×：１０ｍｍ以上
【００７２】
３．４．耐指紋性試験
各々の金属板材料を供試材として、Ｌ、ａ、ｂ値を色差計にて予め測定した後、ワセリンを塗布した後、ガーゼで良く拭い取り、再び色差計でＬ、ａ、ｂ値を測定し、ΔＥを求めた。
◎：ΔＥ＝０．２未満
○：ΔＥ＝０．２以上、２．０未満
△：ΔＥ＝２．０以上、３．０未満
×：ΔＥ＝３．０以上
【００７３】
３．５．加工性試験
各々の金属板材料を供試材として、バウデン式摩擦摩耗試験機で荷重１ｋｇでの初期摩擦係数と１０回摺動後のμ値を測定した。
◎：μ値＝０．１未満
○：μ値＝０．１以上、０．２未満
△：μ値＝０．２以上、０．３未満
×：μ値＝０．３以上
【００７４】
【表１】
表１の結果から次ぎのことが明らかである。
▲１▼本発明の金属板材料である実施例１〜９は、良好な耐食性、塗装密着性、塗装後耐食性、耐指紋性、加工性を示している。
▲２▼しかし、被覆量が少なく本発明の範囲外である比較例１は、耐食性、耐指紋性、加工性が劣っている。
▲３▼また、被覆量の多く本発明の範囲外である比較例２は、塗装密着性、塗装後耐食性が劣っている。
▲４▼本発明の範囲外の低い融点を有するワックスを含んだ比較例３は、塗装密着性、塗装後耐食性、耐指紋性、加工性が劣っている。
▲５▼また本発明の範囲外であるワックス成分を含まない比較例４では、耐食性、塗装性は十分だが、耐指紋性、加工性は得られない。
▲６▼本発明の範囲外のワックス量を多く含む比較例５では、加工性は十分であるが、耐食性、塗装密着性、塗装後耐食性、耐指紋性が劣っていた。
【００７６】
【発明の効果】
本発明の製造方法を用いて形成された金属板材料は、従来品のように、クロメートを使用せずに高耐食性、塗装性、耐指紋性、加工性が得られるため、今後の排水規制により、クロムフリー化を余儀なくされる業界に対しての適応が可能となる。更に、金属材料に対する選択性が無いため、材料の特性を生かしたまま、防錆性や塗装性も向上させることができ、且つ、プレス油などの油を使用せずに加工が可能となり、脱脂工程などを省くことができる。
また、環境保全やリサイクル性等の社会問題に対する対応策としても、極めて有効で且つ実用上の効果も大きい。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a metal plate material used for home appliances, building material products and the like having excellent corrosion resistance, paintability, fingerprint resistance and workability.
[0002]
[Prior art]
In general, metal plate materials such as steel plates, aluminum-plated steel plates, zinc-containing plated steel plates and aluminum plates are used in a wide range of fields related to automobiles, building materials and home appliances. However, zinc and aluminum corrode in the atmosphere to produce corrosion products (so-called white rust), which deteriorates the appearance of metal materials and adversely affects the paintability. Molding using oil as a lubricant when processing such as pressing, and the disadvantage that dirt such as fingerprints is likely to adhere due to the handling of workers when manufacturing products, and the product value may be significantly reduced. Used after removing the rear oil.
[0003]
Therefore, in order to improve the corrosion resistance, paintability, fingerprintability and workability of the metal material surface, chromate treatment was performed on the metal material surface using a treatment liquid mainly composed of chromic acid, dichromic acid or its salts. After that, the metal plate is coated with a polyolefin-based resin having a carboxyl group containing colloidal silica and wax or the like, or a coating agent containing a lubricating component such as wax in the resin instead of imparting processability with oil or the like. The material is used for applications such as press molding.
[0004]
However, in recent years, due to the growing awareness of environmental conservation, the chromate treatment tends to be avoided because hexavalent chromium in the chromate treatment solution used to treat the surface of metal materials has a direct adverse effect on the human body. . In addition, wastewater containing hexavalent chromium needs to be subjected to a special treatment stipulated in the Water Pollution Control Law, which leads to considerable cost increase as a whole. In addition, the metal material subjected to the chromate treatment has a major drawback that it cannot be recycled because it is a chromium-containing industrial waste, which is a serious social problem.
[0005]
On the other hand, as a surface treatment method other than chromate, a surface treatment agent using tannic acid containing a polyhydric phenol carboxylic acid is well known. When the metal material is treated with an aqueous solution of tannic acid, the protective film formed by the reaction between the tannic acid and the metal material becomes a barrier against the intrusion of the corrosive substance, so that the corrosion resistance of the metal material is considered to be improved. .
[0006]
However, in recent years, as the quality of products has improved, the coating itself has been required to have high corrosion resistance. Therefore, coating with tannic acid alone or a combination of inorganic components has insufficient corrosion resistance, and cannot be put into practical use at present. It is.
[0007]
Therefore, as a treatment method for improving the corrosion resistance of a metal material, Japanese Patent Application Laid-Open No. 53-121034 discloses a method of applying an aqueous solution composed of water-dispersible silica, an alkyd resin, and a trialkoxysilane compound to a metal surface. .
[0008]
Further, a surface treatment method for imparting corrosion resistance to a metal material using a water-soluble resin composed of a hydroxypyrone compound derivative and a water-soluble or water-dispersible polymer of a hydroxystyrene compound to a metal material Methods for imparting corrosion resistance are disclosed in Japanese Patent Publication No. 57-44751 and Japanese Patent Laid-Open No. 1-177380.
[0009]
However, none of the above methods can form a film capable of imparting excellent corrosion resistance that can be replaced with a chromate film on the surface of the metal material, and the above problems are not solved at all. Therefore, at present, no chromium-based surface treatment agent and surface treatment method for metal materials having excellent corrosion resistance have been obtained.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention is for solving the above-mentioned problems of the prior art, and an object thereof is to provide a non-chromium surface-treated metal material excellent in corrosion resistance, paintability, fingerprint resistance and workability. It is.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive studies to solve the above problems of the prior art, the present inventors have obtained a silane coupling agent component on the surface of the metal plate material, a polymer component having a specific chemical structure, and a wax component. The present invention has been completed by finding a metal plate material excellent in corrosion resistance, paintability, fingerprint resistance and workability by coating with the composition, and a production method thereof.
[0012]
That is, the present invention provides the following components on the surface of the metal material:
(A) a silane coupling agent component comprising at least one silane coupling compound having at least one reactive functional group selected from an active hydrogen-containing amino group, an epoxy group, a vinyl group, a mercapto group, and a methacryloxy group;
(B) One or more kinds of polymer components including an average degree of polymerization of one or more kinds of polymers 2 to 50 represented by the following general formula (1):
[Chemical 7]
[Chemical 8]
[Chemical 9]
(C) Provided is a metal plate material excellent in corrosion resistance, paintability, fingerprint resistance and workability, characterized by being coated with a coating composition comprising a wax component.
[0013]
The weight ratio (A) / (B) of the silane coupling agent component (A) to the polymer component (B) is preferably 1/10 to 10/1.
[0014]
The silane coupling agent component (A) comprises (a) a silane coupling agent comprising one or more silane coupling compounds having one or more active hydrogen-containing amino groups, and (b) one or more epoxy groups. It is preferable to contain the silane coupling agent which consists of 1 or more types of silane coupling compounds which have these.
[0015]
The equivalent ratio of the active hydrogen-containing amino group contained in the silane coupling agent (a) to the epoxy group contained in the silane coupling agent (b) is preferably 3: 1 to 1: 3.
[0016]
The weight ratio [(a) + (b)] / (B) of the total amount of the silane coupling agent (a) and the silane coupling agent (b) to the polymer component (B) is 1: 5. It is preferably ˜5: 1.
[0017]
The wax component (C) has a weight ratio (C) / [(A) + (B)] of 1/100 to 2 / of the total weight of the silane coupling agent component (A) and the polymer component (B). 1 is preferable.
[0018]
The wax preferably has a melting point of 40 to 120 ° C.
[0019]
The present invention will be described in detail below.
The coating composition used in the metal plate material of the present invention includes a silane coupling agent component (A) composed of one or more silane coupling compounds having a specific reactive functional group and a special amino group. A polymerization component (B) composed of a phenol resin polymer of at least one species and a wax component (C).
[0020]
The silane coupling compound contained in the silane coupling agent component (A) used in the present invention is selected from reactive hydrogen-containing amino groups, epoxy groups, vinyl groups, mercapto groups, and methacryloxy groups as reactive functional groups in one molecule. The structure is not particularly limited as long as it contains at least one of the above, but the following compositions (1) to (5) can be used as specific examples.
(1) Those having an amino group
N- (2-aminoethyl) 3-aminopropylmethyldimethoxysilane, N- (aminoethyl) 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane
(2) Those having an epoxy group
3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, 2- (3,4 epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane
(3) Those having a vinyl group
Vinyltriethoxysilane
(4) Those having a mercapto group
3-mercaptoprovir trimethoxysilane
(5) Those having a methacryloxy group
3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane
[0021]
The silane coupling agent component (A) used in the present invention includes a silane coupling agent (a) comprising one or more silane coupling compounds having one or more active hydrogen-containing amino groups, and one or more epoxies. The silane coupling agent (b) is preferably composed of one or more silane coupling compounds having a group.
[0022]
Moreover, the silane coupling agent component (A) used for this invention consists of the silane coupling agent (a) which consists of a silane coupling compound which has an active hydrogen containing amino group, and an epoxy group containing silane coupling agent (b). In this case, the equivalent ratio of the active hydrogen-containing amino group contained in the silane coupling agent to the epoxy group is preferably in the range of 3: 1 to 1: 3. When the equivalent ratio of the active hydrogen-containing amino group to the epoxy group exceeds 3: 1, the corrosion resistance, paintability and workability of the metal plate material obtained with poor film-forming properties of the coating composition become insufficient. Moreover, when it is less than 1: 3, the corrosion resistance of the coated metal plate material, paintability, fingerprint resistance, and workability may be saturated.
[0023]
Next, the polymer component (B) used in the present invention is an oligomer or polymer containing a polymer unit represented by the formula (1), and the average degree of polymerization of the polymer unit of the formula (1) (hereinafter represented by n). Is 2-50.
[0024]
In the formula (1), X bonded to the benzene ring is a hydroxyl group, a C1-5 alkyl group such as methyl, ethyl, propyl group, etc., a C1-5 hydroxyalkyl group such as hydroxymethyl, hydroxyethyl, C6-12 aryl group such as hydroxypropyl group, for example, phenyl, naphthyl group, benzyl group, benzal group, unsaturated hydrocarbon group condensed with the benzene ring to form a naphthalene ring, that is, —CH═CH—CH = CH-, or = CH-CH = CH-CH = group, or the group of the formula (2).
[0025]
R1 and R2 in formula (2) are each independently of each other a hydrogen atom, a hydroxyl group, a C1-C10 alkyl group such as a methyl, ethyl, propyl group, etc., a C1-C10 hydroxyalkyl group such as hydroxymethyl, Examples include hydroxyethyl and hydroxypropyl groups.
[0026]
In formulas (1) and (2), Y1 and Y2 bonded to the benzene ring each independently have a hydrogen atom or a Z group represented by formula (3) or (4). R3, R4, R5, R6 and R7 in formulas (3) and (4) are each independently a C1-C10 alkyl group, for example, a C1-C5 hydroxyalkyl group such as a methyl, ethyl, propyl group, etc. Represents, for example, a hydroxymethyl, hydroxyethyl, hydroxypropyl group or the like.
[0027]
X, Y1 in formula (1) and Y2 in formula (2), which are bonded to each benzene ring in the polymer molecule, are X, Y1, and Y2 which are bonded to other benzene rings. Each may be the same or different from each other. Moreover, the average value of the substitution number of the Z group in each benzene ring in the polymer molecule is 0.2 to 1.0.
[0028]
The average value of the number of substitution of Z groups is the average value of the number of Z groups introduced into each benzene ring in the polymer molecule. For example, in the formula (1), when n = 10 and X is a benzene ring-containing group of the formula (2), the number of benzene rings per molecule of the polymer is 20, and the polymer When 10 groups of benzene rings per molecule each have one Z group introduced, the average value of the Z group substitution number of this polymer molecule is [(1 × 10) + (0 × 10)] / 20 = 0.5.
[0029]
When the average value of the Z group substitution number is less than 0.2, the adhesion of the resulting polymer to the metal material becomes insufficient, and the paintability deteriorates. Moreover, when it exceeds 1.0, the hydrophilic property of the polymer obtained will become large and the corrosion resistance of the metal plate material obtained will become inadequate.
[0030]
Each of R3 to R7 in the Z group represented by formula (3) and formula (4) represents a C1 to C10 alkyl group or a C1 to C10 hydroxyalkyl group. When the number of carbon atoms is 11 or more, the film-forming property of the coating composition to be formed is lowered, so that the corrosion resistance, paintability, fingerprint resistance and workability are insufficient.
[0031]
The wax component (C) used in the present invention is not particularly limited, but the melting point is preferably in the range of 40 to 120 ° C. If a wax component having a melting point outside this range is used, the workability of the obtained metal plate material is insufficient.
[0032]
The coating weight on the surface of the metal plate material in the present invention is 0.01 to 3.0 g / m. 2 Is preferred. The coating weight is 0.01 g / m 2 If the ratio is less than 1, the corrosion resistance, fingerprint resistance and processability of the resulting metal plate material will be insufficient. Moreover, it is 3.0 g / m 2 If it exceeds 1, paintability, especially adhesion, deteriorates.
[0033]
In the coating composition used in the production method of the present invention, the weight ratio (A) / (B) to the silane coupling agent component (A) and the water-soluble polymer component (B) is 1:10 to 10: 1 is preferable, and 1: 1 to 5: 1 is more preferable. When this weight ratio is less than 1:10, that is, when the ratio of the silane coupling agent component (A) is low, the adhesive strength with the substrate surface is lowered, so that the corrosion resistance and paintability are insufficient. Moreover, when it exceeds 10: 1, that is, when the ratio of the silane coupling agent component (A) is high, the film forming property of the coating composition is lowered, and thus the obtained metal plate material has insufficient corrosion resistance and paintability. Become.
[0034]
In the coating composition used in the production method of the present invention, the content of the wax component (C) is not particularly limited, but preferably the silane coupling agent component (A) and the polymer component (B). The weight ratio is preferably in the range of 1/100 to 2/1 as (C) / [(A) + (B)] with respect to the total weight. When the wax component (C) is less than 1/100, the fingerprint resistance and processability are insufficient, and when it exceeds 2/1, the film forming property of the coating composition is deteriorated, so the corrosion resistance and paintability of the obtained metal plate material. Is insufficient.
[0035]
Next, the manufacturing method of the metal plate material of this invention is demonstrated. In the production method of the present invention, the coating composition is adjusted to a pH of 2.0 to 6.5, and the aqueous composition is applied to the surface of the metal plate material, followed by drying and coating after drying. Weight is 0.01-3.0 g / m 2 , Preferably 0.05 to 1.5 g / m 2 To be. At this time, the metal plate material coated with the aqueous composition is preferably heat-dried.
[0036]
In the production method of the present invention, the aqueous composition is adjusted by diluting or not diluting the coating composition with an aqueous medium, for example, water. At this time, the pH value is, for example, phosphoric acid, Sulfuric acid, hydrochloric acid, nitric acid, hydrofluoric acid, complex
It is adjusted to the range of 2.0 to 6.5 using fluoride and organic acid.
[0037]
For adjusting the pH value of the aqueous composition used in the production method of the present invention, it is preferable to use phosphoric acid, acidic phosphate, fluoride, or complex fluoride. A more preferable pH value is 3.0 to 5.0. If the pH is less than 2.0, the reactivity between the coating composition in the resulting aqueous composition and the substrate surface becomes excessively high, resulting in poor coating, and the resulting metal plate material has corrosion resistance and paintability. Insufficient fingerprint resistance and processability. On the other hand, if the pH exceeds 6.5, the water-soluble polymer component (B) itself is likely to precipitate out of the aqueous composition, so the life of the aqueous composition is shortened.
[0038]
Further, the method for coating the surface of the metal material using the present aqueous composition is not particularly limited, and for example, a dipping method, a spray method, a roll coating method and the like can be applied and applied. Furthermore, it is preferable to heat-dry the applied metal material. The heating temperature is preferably 50 to 180 ° C. as the ultimate temperature of the metal plate material.
[0039]
When the aqueous composition used in the production method of the present invention and the metal material are brought into contact with each other, the metal ions eluted and mixed from the metal material and the water-soluble polymer component (B) form a complex and precipitate. May occur. In such a case, a metal sequestering agent may be added to the surface treatment agent composition. As the metal sequestering agent, EDTA, Cy-DTA, triethanolamine, gluconic acid, heptogluconic acid, succinic acid, tartaric acid, malic acid and organic phosphonic acid are effective.
[0040]
Moreover, you may mix | blend the surfactant for improving applicability | paintability in the aqueous composition used for the manufacturing method of this invention. As the surfactant, commercially available carboxylate type, sulfate ester type, sulfonate type, phosphate ester salt type anionic surfactant, polyethylene glycol type nonionic surfactant, polyhydric alcohol type non Examples thereof include ionic surfactants and amine cationic surfactants.
[0041]
The metal material used in the present invention can be selected from steel plates, zinc-based plated steel plates, aluminum-based plated steel plates, aluminum alloy plates, stainless steel plates, copper plates and the like.
[0042]
There are still many unclear points regarding the effects of improving the corrosion resistance, paintability, fingerprint resistance, and workability of the metal plate material coated with the aqueous composition used in the production method of the present invention. They think as follows. Etching of the metal surface occurs due to the acid component in the aqueous composition. As a result, the pH of the interface rises, and a hardly soluble film is formed on the interface due to the reaction between the eluted metal ions and the water-soluble polymer component. Since this hardly soluble film exhibits a barrier effect, it is considered that the corrosion resistance is improved. However, since the adhesion between the metal material and the coating is low as it is, the functional group (-OR group) in the hydrolyzed silane coupling agent is bonded to the surface of the metal material by using the silane coupling agent component together. Estimated to improve adhesion between metal material, water-soluble polymer component and coating because oxan bond is formed and the other reactive functional group in silane coupling agent reacts with water-soluble polymer component. Is done. Further, it is presumed that the wax component contained at the same time improves fingerprint resistance and processability.
[0043]
【Example】
The present invention will be specifically described by the following examples, but the scope of the present invention is not limited to these examples.
[0044]
1. Specimen
Thickness 0.6mm Hot-dip galvanized steel sheet (GI material)
Thickness 0.6mm Electrogalvanized steel sheet (EG material)
Thickness 0.8mm 5% aluminum-containing galvanized steel sheet (GF)
Thickness 0.8mm 55% aluminum-containing galvanized steel sheet (GL)
Thickness 0.6mm Aluminum alloy plate (AL) JIS A5052
[0045]
2. Steel plate cleaning method
The surface of the above metal material is sprayed using a medium alkali degreasing agent (registered trademark: Fine Cleaner 4336, manufactured by Nippon Parkerizing Co., Ltd.) with a chemical concentration of 20 g / liter and a processing temperature of 60 ° C. and a processing time of 20 seconds. Treated to remove dust and oil adhering to the surface. Next, the alkali remaining on the surface was washed with tap water to clean the surface of the test material.
[0046]
3. Example of aqueous composition
[Aqueous composition A]
3-mercaptopropyltrimethoxysilane as the silane coupling agent component (A), n = 5, X = hydrogen, Y1 = Z = —CH as the water-soluble polymer component (B) 2 N (CH 3 ) 2 , Z group substitution number average value = 1, (A) :( B) = 1: 8. Furthermore H 2 SiF 6 The dispersion of the carnauba wax having a melting point = 82 ° C. as the wax component (C) is (C): [(A) + (B)] = 1: 5. And diluted with deionized water to a solid content of 10% by weight.
[0047]
[Aqueous composition B]
N- (2-aminoethyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane as the silane coupling agent component (A) and n = 5, X = -CH as the water-soluble polymer component (B) 2 -C 6 H 4 -OH, Y1 = Z = -CH 2 N (CH 3 ) 2 , Z group substitution number average value = 0.50, (A) :( B) = 5: 1. Further, the pH is adjusted to 4.0 with HF, and the dispersion of the oxidized polyethylene wax having a melting point = 104 ° C. as the wax component (C) is (C): [(A) + (B)] = 1: The mixture was mixed to 100 and diluted with deionized water to a solid content of 10% by weight.
[0048]
[Aqueous composition C]
3-aminopropyltriethoxysilane + 3-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane (active hydrogen in amino group: equivalent ratio of epoxy group = 1: 2) as silane coupling agent component (A), and water-soluble polymer component (B) n = 5, X = -CH 2 -C 6 H 4 -OH, Y1 = Z = -CH 2 N (CH 3 ) 2 , Z group substitution number average value = 0.75, (A) :( B) = 1: 1. Furthermore H 2 TiF 6 The dispersion of the montan wax having the melting point = 79 ° C. as the wax component (C) is (C): [(A) + (B)] = 2: 1. And diluted with deionized water to a solid content of 10% by weight.
[0049]
[Aqueous composition D]
As the silane coupling agent component (A), N- (2-aminoethyl) 3-aminopropyltrimethoxysilane + 3-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane (active hydrogen in amino group: equivalent ratio of epoxy group = 1: 2) And n = 5, X = -CH as the water-soluble polymer component (B) 2 -C 6 H 4 -OH, Y1 = Z = -CH 2 N (CH 3 ) 2 , Z group substitution number average value = 0.75, (A) :( B) = 1: 1. Further, the pH is adjusted to 3.0 with phosphoric acid, and a dispersion of paraffin wax having a melting point = 40 ° C. as the wax component (C) is (C): [(A) + (B)] = 1: The resulting mixture was mixed with 1 and diluted with deionized water to a solid content of 10% by weight.
[0050]
[Aqueous composition E]
As the silane coupling agent component (A), N- (2-aminoethyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane + 3-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane (active hydrogen in amino group: equivalent ratio of epoxy group = 1: 1) and water-soluble polymer component (B) as n = 5, X = hydrogen, Y1 = Z = -CH 2 N (CH 3 ) 2 , Z group substitution number average value = 0.3, (A) :( B) = 1: 1. Furthermore H 2 TiF 6 Then, the dispersion of polyethylene wax having a melting point = 120 ° C. as the wax component (C) was adjusted to (C): [(A) + (B)] = 1:50. And diluted with deionized water to a solid content of 10% by weight.
[0051]
[Aqueous composition F]
N- (2-aminoethyl) -3-aminopropyltrimethoxysilane as the silane coupling agent component (A) and n = 5, X = -CH as the water-soluble polymer component (B) 2 -C 6 H 4 -OH, Y1 = Z = -CH 2 N (CH 3 ) 2 , Z group substitution number average value = 0.50, (A) :( B) = 5: 1. Further, the pH was adjusted to 4.0 with HF, and the dispersion of lanolin having a melting point = 34 ° C. as the wax component (C) was (C): [(A) + (B)] = 1:20. And diluted with deionized water to a solid content of 10% by weight.
[0052]
[Aqueous composition G]
3-aminopropyltriethoxysilane + 3-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane (active hydrogen in amino group: equivalent ratio of epoxy group = 1: 2) as silane coupling agent component (A), and water-soluble polymer component (B) n = 5, X = -CH 2 -C 6 H 4 -OH, Y1 = Z = -CH 2 N (CH 3 ) 2 , Z group substitution number average value = 0.75, (A) :( B) = 1: 1. Furthermore H 2 TiF 6 The pH was adjusted to 4.0 and diluted with deionized water to a solid content of 10% by weight.
[0053]
[Aqueous composition H]
As the silane coupling agent component (A), N- (2-aminoethyl) 3-aminopropyltrimethoxysilane + 3-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane (active hydrogen in amino group: equivalent ratio of epoxy group = 1: 2) And n = 5, X = -CH as the water-soluble polymer component (B) 2 -C 6 H 4 -OH, Y1 = Z = -CH 2 N (CH 3 ) 2 , Z group substitution number average value = 0.75, (A) :( B) = 1: 1. Further, the pH is adjusted to 3.0 with phosphoric acid, and a dispersion of polyethylene wax having a melting point = 120 ° C. as the wax component (C) is (C): [(A) + (B)] = 3: The resulting mixture was mixed with 1 and diluted with deionized water to a solid content of 10% by weight.
[0054]
Example 1
A hot dip galvanized steel sheet (GI) previously cleaned by the method described in (2) above is coated with the aqueous composition A by the roll coating method, and the coating weight is 1.0 g / m. 2 And dried at an ultimate plate temperature of 80 ° C.
[0055]
Example 2
The aqueous composition B is dried by roll coating on an aluminum plate (AL) previously cleaned by the method described in (2) above, and the coating weight is 0.01 g / m. 2 And dried so that the ultimate plate temperature was 150 ° C.
[0056]
Example 3
Aqueous composition B is dried on a hot-dip galvanized steel sheet (GI) previously cleaned by the method described in the preceding paragraph (2) by a roll coating method, and the coating weight is 0.6 g / m. 2 And dried so that the ultimate plate temperature was 100 ° C.
[0057]
Example 4
The aqueous composition C is dried by the roll coating method on the electrogalvanized steel sheet (EG) previously cleaned by the method described in (2) above, and the coating weight is 1.5 g / m. 2 And dried so that the ultimate plate temperature was 180 ° C.
[0058]
Example 5
The aqueous composition D is dried by a roll coat method on an electrogalvanized steel sheet (EG) previously cleaned by the method described in (2) above, and the coating weight is 3.0 g / m. 2 And dried so that the ultimate plate temperature was 80 ° C.
[0059]
Example 6
Aqueous composition E is dried on a hot-dip galvanized steel sheet (GI) previously cleaned by the method described in (2) above by a roll coating method, and the coating weight is 0.06 g / m. 2 And dried so that the ultimate plate temperature was 80 ° C.
[0060]
Example 7
The aqueous composition E is dried by a roll coating method on a hot-dip galvanized steel sheet (GI) previously cleaned by the method described in (2) above, and the coating weight is 2.5 g / m. 2 And dried so that the ultimate plate temperature was 80 ° C.
[0061]
Example 8
The aqueous composition A is dried by a roll coating method on a 5% aluminum-containing galvanized steel sheet (GF) previously cleaned by the method described in (2) above, and the coating weight is 0.5 g / m. 2 And dried so that the ultimate plate temperature was 80 ° C.
[0062]
Example 9
The aqueous composition A was dried by a roll coating method on a 55% aluminum-containing galvanized steel sheet (GL) previously cleaned by the method described in (2) above, and the coating weight was 1.5 g / m. 2 And dried so that the ultimate plate temperature was 60 ° C.
[0063]
Comparative Example 1
Aqueous composition C is dried on a hot-dip galvanized steel sheet (GI) previously cleaned by the method described in the preceding paragraph (2) by a roll coating method, and the coating weight is 0.006 g / m. 2 And dried so that the ultimate plate temperature was 80 ° C.
[0064]
Comparative Example 2
The aqueous composition A is dried by a roll coat method on an electrogalvanized steel sheet (EG) previously cleaned by the method described in (2) above, and the coating weight is 4.0 g / m. 2 And dried so that the ultimate plate temperature was 80 ° C.
[0065]
Comparative Example 3
The aqueous composition F is dried by a roll coat method on an aluminum alloy plate (AL) previously cleaned by the method described in (2) above, and the coating weight is 1.5 g / m. 2 And dried so that the ultimate plate temperature was 180 ° C.
[0066]
Comparative Example 4
The aqueous composition G is dried on the electrogalvanized steel sheet (EG) previously cleaned by the method described in the preceding paragraph (2) by the roll coat method, and the coating weight is 2.0 g / m. 2 And dried so that the ultimate plate temperature was 180 ° C.
[0067]
Comparative Example 5
Aqueous composition H is dried on a hot-dip galvanized steel sheet (GI) previously cleaned by the method described in the preceding paragraph (2) by the roll coat method, and the coating weight is 1.0 g / m. 2 And dried so that the ultimate plate temperature was 80 ° C.
[0068]
3. Evaluation test method
Evaluation was made by the following evaluation method. The results are shown in Table 1.
[0069]
3.1. Corrosion resistance test
About the test metal plate material, the salt spray test prescribed | regulated to JIS-Z2371 was implemented for 240 hours. The white rust resistance was visually measured and evaluated. The evaluation criteria are as follows.
A: White rust occurrence rate is less than 5%
○: White rust occurrence rate of 5% or more and less than 10%
Δ: White rust occurrence rate of 10% or more and less than 50%
×: White rust occurrence rate of 50% or more
[0070]
3.2. Paint adhesion test
Each metal plate material was coated under the following conditions to form test materials, and a coating film adhesion test was performed.
[Coating conditions]
Paint: Amirac # 1000 (trademark) (white paint) manufactured by Kansai Paint Co., Ltd.
Painting method: Bar coat method
Baking conditions: 140 ° C., 20 minutes, film thickness 25 μm
[Primary adhesion test]
Cut 100 mm grids with a 1 mm square into the coating film with an NT cutter, and extrude this specimen 5 mm with an Erichsen tester. Evaluated. The evaluation criteria are shown below.
A: No peeling
○: Number of peeled pieces 1 to 10
(Triangle | delta): The number of peeling 11-50
X: White rust incidence 51-100
[0071]
3.3. Corrosion resistance after painting
A scratch reaching the steel sheet substrate was put into the coating film with a cutter, and a salt spray test specified in JIS-Z2371 was conducted for 240 hours. After implementation, the cut part was peeled off with an adhesive tape, and the peel width was evaluated. The judgment standard measured the coating film peeling width (mm) from a cut part.
A: Less than 3 mm
○: 3 mm or more and less than 5 mm
Δ: 5 mm or more and less than 10 mm
×: 10 mm or more
[0072]
3.4. Fingerprint resistance test
Using each metal plate material as a test material, L, a, and b values were measured in advance with a color difference meter. Measured and determined ΔE.
A: ΔE = less than 0.2
○: ΔE = 0.2 or more and less than 2.0
Δ: ΔE = 2.0 or more and less than 3.0
×: ΔE = 3.0 or more
[0073]
3.5. Workability test
Using each metal plate material as a test material, the initial friction coefficient at a load of 1 kg and the μ value after sliding 10 times were measured with a Bowden friction and wear tester.
A: μ value = less than 0.1
○: μ value = 0.1 or more and less than 0.2
Δ: μ value = 0.2 or more and less than 0.3
×: μ value = 0.3 or more
[0074]
[Table 1]
The following is clear from the results in Table 1.
{Circle around (1)} Examples 1 to 9, which are metal plate materials of the present invention, show good corrosion resistance, coating adhesion, post-coating corrosion resistance, fingerprint resistance, and workability.
{Circle around (2)} However, Comparative Example 1 having a small coating amount and outside the scope of the present invention is inferior in corrosion resistance, fingerprint resistance and processability.
{Circle around (3)} Comparative Example 2 having a large coating amount and outside the scope of the present invention is inferior in coating adhesion and corrosion resistance after coating.
(4) Comparative Example 3 containing a wax having a low melting point outside the scope of the present invention is inferior in coating adhesion, corrosion resistance after coating, fingerprint resistance, and workability.
{Circle around (5)} In Comparative Example 4 containing no wax component outside the scope of the present invention, the corrosion resistance and paintability are sufficient, but the fingerprint resistance and processability cannot be obtained.
(6) In Comparative Example 5 containing a large amount of wax outside the range of the present invention, the processability was sufficient, but the corrosion resistance, paint adhesion, post-coating corrosion resistance, and fingerprint resistance were inferior.
[0076]
【The invention's effect】
The metal plate material formed by using the manufacturing method of the present invention can provide high corrosion resistance, paintability, fingerprint resistance, and workability without using chromate unlike conventional products. This makes it possible to adapt to industries that are forced to be chrome-free. Furthermore, since there is no selectivity for metal materials, rust prevention and paintability can be improved while taking advantage of the characteristics of the materials, and processing can be performed without using oil such as press oil, and degreasing is possible. A process etc. can be omitted.
Moreover, it is extremely effective as a countermeasure against social problems such as environmental protection and recyclability, and has a great practical effect.
Claims (5)
（Ａ）活性水素含有アミノ基、エポキシ基、ビニル基、メルカプト基およびメタクリロキシ基から選ばれた少なくとも１個の反応性官能基を有する１種以上のシランカップリング化合物からなるシランカップリング剤成分、
（Ｂ）下記一般式（１）により表される１種以上の重合体を２〜５０の平均重合度で含む１種以上の重合体成分：
（Ｃ）ワックス成分とからなり、前記シランカップリング剤成分（Ａ）の重合体成分（Ｂ）に対する重量比（Ａ）／（Ｂ）が１／１〜５／１であり、前記ワックス成分（Ｃ）を該シランカップリング剤成分（Ａ）と該重合体成分（Ｂ）の合計重量に対する重量比（Ｃ）／ [ （Ａ）＋（Ｂ） ] が１／１００〜２／１であり、かつ前記ワックスの融点が４０〜１２０℃である被覆組成物で被覆したことを特徴とする耐食性、塗装性、耐指紋性および加工性に優れた金属板材料。The following components on the surface of the metal plate material:
(A) a silane coupling agent component comprising at least one silane coupling compound having at least one reactive functional group selected from an active hydrogen-containing amino group, an epoxy group, a vinyl group, a mercapto group, and a methacryloxy group;
(B) One or more polymer components containing one or more polymers represented by the following general formula (1) with an average degree of polymerization of 2 to 50:
（Ａ）活性水素含有アミノ基、エポキシ基、ビニル基、メルカプト基およびメタクリロキシ基から選ばれた少なくとも１個の反応性官能基を有する１種以上のシランカップリング化合物からなるシランカップリング剤成分、
（Ｂ）下記一般式（１）により表される１種以上の水溶性重合体を２〜５０の平均重合度で含む１種以上の水溶性重合体成分：
[但し、式中、ベンゼン環に結合しているＸは、水素原子、ヒドロキシル基、Ｃ１〜Ｃ５のアルキル基、Ｃ１〜Ｃ５のヒドロキシアルキル基、Ｃ６〜Ｃ１２のアリール基、ベンジル基、ベンザル基、前記ベンゼン環に縮合して、ナフタレン環を形成する不飽和ハイドロカーボングループ又は下記式（２）の基：
（Ｃ）ワックスディスパージョンとからなり、前記シランカップリング剤成分（Ａ）の重合体成分（Ｂ）に対する重量比（Ａ）／（Ｂ）が１／１〜５／１であり、前記ワックス成分（Ｃ）を該シランカップリング剤成分（Ａ）と該重合体成分（Ｂ）の合計重量に対する重量比（Ｃ）／ [ （Ａ）＋（Ｂ） ] が１／１００〜２／１であり、かつ前記ワックスの融点が４０〜１２０℃であるｐＨ値２．０〜６．５に調整された水性組成物を金属板材料表面に乾燥後の被覆重量が０．０１〜３．０ｇ／ｍ２になるように塗布、乾燥し、被覆することを特徴とする耐食性、塗装性、耐指紋性及び加工性に優れた金属板材料の製造方法。An aqueous medium and the following components dissolved in the aqueous medium:
(A) a silane coupling agent component comprising at least one silane coupling compound having at least one reactive functional group selected from an active hydrogen-containing amino group, an epoxy group, a vinyl group, a mercapto group, and a methacryloxy group;
(B) One or more water-soluble polymer components containing one or more water-soluble polymers represented by the following general formula (1) at an average degree of polymerization of 2 to 50:
[However, X bound wherein the benzene ring is a hydrogen atom, a hydroxyl group, an alkyl group of C1 to C5, hydroxyalkyl group C1 to C5, an aryl group of C6-C12, benzyl, benzal group, Unsaturated hydrocarbon group or group of the following formula (2) that forms a naphthalene ring by condensation with the benzene ring:
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